Die Entschlüsselung der mechanischen Eigenschaften des … · 2017-01-03 · Die Entschlüsselung der mechanischen Eigenschaften des Tonkin ... Einfluss auf mechanische Eigenschaften

Peer Doering-Arjes & Goran Schmidt

Die Entschlüsselung der mechanischen Eigenschaften des Tonkin

How to reveal the mechanical properties of Tonkin

2

• Warum benutzen wir Tonkin und keine anderenBambusarten?

• Why do we use Tonkin and no other bamboo species?

• Existieren Bambusarten mit höhererFaserdichte?

• Do bamboo species with higher fibre densities exist?

• Ist der “Butt Cut” der beste Teil vom Halm

• Is the butt cut the best part of a culm?

• Gibt es ein optimales Tempern?

• Optimal tempering?

Fragen ohne Antwort

Questions without reply

2

3

Tonkin … die beste

Naturfaser aus der man

Fliegenruten bauen kann.

Tonkin … the best natural

fibre from which to build

flyrods.

.. sehr wenige professionelleRutenbauer werdenzugeben, dass esirgendetwas besseres alserstklassiges Kalkuttarohrgibt.

… very few professional rodmakers will admit that anything can equal first class Calcutta cane.

1985

Garrison & Carmichael

A masters guide to to Building a bamboo fly rod

1908

Perry D. Frazer

Rodmaking for Beginners

Meinungen – keine Fakten

Opinions – no facts

3

4

Der Fasergehalt von Tonkin beträgt

53 %, der höchste unter den

bekannten Bambusarten, was erklärt,

warum er am besten für Angelruten

geeignet ist.

Fiber content of Tonkin is 53 %,

highest of known bamboos, which

explains why it is supreme for the

making of fishing rods.

Luis Marden 1997

Meinungen – keine Fakten

Opinions – no facts

Weiß jemand, wo diese Zahl genannt

wird?

Does anybody know, where this figure

is written down?

.

4

5

Westliche Leute finden diesen Bambusideal, um Gespließte höchster Qualitätherzustellen.

Western peoples find this bamboo ideally adapted to the manufacture of the highest quality split-bamboo fishing rods.

… bis jetzt ist diese Bambusart nur ausAnbau bekannt …

… this bamboo is thus far known only in cultivation …

McClure 1931… die Wildform wird möglicherweise imLauf der Zet entdeckt.

… the wild form may be discovered in the course of time.

Wenige Fakten

Few facts

5

6

Wissenschaftliche Veröffentlichungenüber Tonkin

Scientific papers on Tonkin

• McClure 1931. Studies on Chinese bamboos. A new species of Arundinaria from southern China. Part 1 & 2.

• Simmonds 1956. Fishing rod botany: A review.

• Yao Xi-shen, Liang Ching-sen, Ma Nai-shing, Má Zuo-li ' Hsu Hong. 1993. The microstructure of Main Chinese Bamboos.

• 2007 Report. Non-Forest Timber in Vietnam.

Wenige Fakten

Few facts

6

7

60 ≤ Internode ≤ 70 cm

13 m

Bambusproben

Bamboo samples

50 ≤ Internode ≤ 60 cm

Vietnamese ChineseLängenverteilung der Internodien

Length distribution ofinternodes

8

Bambusproben

Bamboo samples

Butt cut

12 feet

Mid cut

12 feet

Points indicate internodes which

were investigated

9

50 mm

Tonkin

Pseudosasa amabilis

Vietnam

Tonkin

Pseudosasa amabilis

China

Tam Vong

Thyrostachys siamensis

Vietnam

Bambusproben

Bamboo samples

10

Bambusproben

Bamboo samples

11

Bambusproben

Bamboo samples

12

Bambusproben

Bamboo samples

Probengröße für 3-

Punkt-Biegetest

Sample size for 3-

point-bending-test

Länge Length = 80 mm

13

Bambusproben

Bamboo samples

14

Mit was arbeiten wir genau?

Wie ist Tonkin im Detail aufgebaut?

Wie sehen Power Fibres aus?

What exactly are we working with?

How is Tonkin constructed in detail?

How do power fibres look like?

Anatomie der Bambusfaser

Anatomy of the bamboo fibre

15

Tonkin, Vietnam, Internode 21

Durchmesser 5 mm

Diameter 5.038 μm



16

200 μ

FaserbündelFibre bundle



Leitbündel nach obenVascular bundle up

Leitbündel und umgebendes Faserbündel

Vascular bundle and surrounding fibre bundle

Leitbündel nach untenVascular bundle down

17

200 μ 20 μ



18

20 μ10 μ



19

Khalil et. al. 2012

10 μ

0,02 mm



Mikrifibrillen in der Faser

Microfibrils inside the fibre

20

Khalil et. al. 2012



Tonkinfaserbündel

Tonkin fibre

bundles

21

Liese & Weiner 1997

1 year old 6 year old

Phyllostachys

viridiglaucescens



Altersabhängige

Faserfüllung

Age dependend

filling of the fibres

22Trujillo et al. 2014



Schema

Schema

Wirklichkeit

Reality

1 Power Fibre

23Trujillo et al. 2014



Schema

Schema

Wirklichkeit

Reality

24

Tonkin, China

Emailleschicht 0,02 mm

Enamel width 0.02 mm



25

Bambusprobenahme

Sampling bamboo in Vietnam

Tam Vong

Thyrostachys

siamensis

26

Bambusprobenahme

Sampling bamboo in China

Glenn

Bracket

biegt

Tonkin.

Glenn

Bracket

bending

Tonkin.

27

Bambusprobenahme


Charles Cai

und sein

Vater aus

Aozai –

Tonkinhändler

seit 20 Jahren

speziell für

Rutenbauer.

Charles Cai

and his father

from Aozai –

Tonkin

dealers since

20 years

especially for

rod makers.

28

Bambusprobenahme


Andy

Royer

(rechts)

in Aozai.

Andy

Royer

(right) in

Aozai.

29

Bambusprobenahme


Wachsartige

Schicht wird

abgewaschen,

damit die

Halme besser

trocknen.

Waxy layer is

washed off for

better drying.

30

Bambusprobenahme


Andy

Royer

Philipp

Sicher

David

Serafin

31

Optimales Tempern ?

Optimal tempering ?

100

150

200

0 10 20 30 40 50 60

° C

MINUTEN

Temperatur und Dauer – Angaben verschiedener Rutenbauer

Temperature and Duration – Specifications from different rod makers

31

32

• Konstante & gleichverteilte Temperatur

• Constant & evenly distributed temperature

Ofenentwicklung

Designing the oven

• Gleichbleibende Umgebung für Experimente

• Stable environment for experiments

33

Ofenentwicklung

Designing the oven

Heizung

Heating

34

Ofenentwicklung

Designing the oven

Ventilator

Ventilation

35

Ofenentwicklung

Designing the oven

Keine ausreichende Zirkulation

No sufficient circulation

36

Ofenentwicklung

Designing the oven

Innenrohr = ausreichende Zirkulation

Inner tube = sufficient circulation

37

Temp.-Steuerung T.-Steering

• Master

• Slave

Temp.-Aufnahme Temp.-Logging

• Unten Bottom

• Oben Top

• Bambuskern Bamboo core

Ofenentwicklung

Designing the oven

Tonkin

Ofenentwicklung

Designing the oven

38

H2O

Mit Wasserdampf With steam

• Bessere Wärmeleitung• Better heat conduction

• Geringere Oxidierung• Less oxidation

39

Hitzebehandlung

Thermal treatment

Tonkinproben

Tonkin

samples

40

Hitzebehandlung

Thermal treatment

Messfühler für

Kerntemperatur

Sensor for core

temperature

41

,5

1

2

4

8 Stunden 8 hours

180 °C

Hitzebehandlung: Temperaturen im Ofen

Thermal treatment: Temperatures inside the oven

Ofenfüllung

Oven filling

42

0,5 h

18 min180 °C

Hitzebehandlung: Dauer bis zur Kernerhitzung

Thermal treatment: duration until core is heated

Ofenfüllung

Oven filling

90 % der Zieltemperatur im Kern erst nach 18 Minuten erreicht

90 % of target temperature reached in the core after 18 minutes

43

3-Punkt-Biegetest

3 point bending test

44

Temperature

UnbehandeltUntreated


Ergebnisse

Results

Re

lative

Ela

stizitä

t

Re

lative

Ela

sticity

Re

lative

Bru

ch

stä

rke

Re

lative

Bre

akin

gstr

en

gth

45

Dauer - Duration

Ergebnisse

Results

Re

lative

Ela

stizitä

t

Re

lative

Ela

sticity

Re

lative

Bru

ch

stä

rke

Re

lative

Bre

akin

gstr

en

gth



46

- 0,5 mm + Emaille

+ Enamel

- Emaille

- Enamel

Ergebnisse

ResultsB

ruch

stä

rke

Bre

akin

gstr

en

gth

Tempern:

120 min

180 °C

Tempering:

120 min

180 °C

47

Tonkin

China

Tonkin

Vietnam

Thyro-

stachys

Bru

ch

stä

rke

Bre

akin

gstr

en

gth

Ela

stizitä

t

Ela

sticity

Ergebnisse

Results

Bambusarten - Bamboo speciesTempern:

120 min

180 °C

Tempering:

120 min

180 °C

48

Internode

Tonkin - Vietnam

Ergebnisse

ResultsB

ruch

stä

rke

Bre

akin

gstr

en

gth

Tempern:

120 min

180 °C

Tempering:

120 min

180 °C

49

Internode

Tonkin - China

Ergebnisse

ResultsB

ruch

stä

rke

Bre

akin

gstr

en

gth

Tempern:

120 min

180 °C

Tempering:

120 min

180 °C

50

Halmgewicht - Culm weight

2,7 3,5 1,6 3,6 kg

Ergebnisse

ResultsB

ruch

stä

rke

Bre

akin

gstr

en

gth

Tempern:

120 min

180 °C

Tempering:

120 min

180 °C

3 Halmbereiche á 12‘: Elastizität & Bruchfestigkeit

3 Parts of the culm á 12‘: Elasticity & breaking strength

ElastizitätElasticity

Bru

chfe

stig

ke

itB

reakin

gstr

eng

th

Tempern:

120 min

180 °C

Tempering:

120 min

180 °C

51

52

• Nicht die Feuchtigkeit während der Thermobehandlung

ist wichtig für die Elastizität der Rute, sondern die

Umgebungsfeuchte danach.

• For the elasticity of the rod the humidity during tempering

is not important, but the humidity of the environment.

Zusammenfassung

Summary

53

• Tempern erzeugt chemische Veränderungen, die das

Aufnahmevermögen für Wasser reduzieren.

• Tempering creates chemical changes, which reduces the

absorption capacity for water.

Zusammenfassung

Summary

54

• Beim Tempern hat die Temperatur einen größeren

Einfluss auf mechanische Eigenschaften als die Dauer.

• When tempering temperature has a greater impact on

the mechanical properties than the duration.

Zusammenfassung

Summary

55

• Im Ofen muss die Hitze gleichverteilt sein.

• Inside the oven heat must be distributd evenly.

• Damit der Spleiß auch im Kern gleichmäßig getempert

wird, muss die Dauer ausreichend sein.

• For an even tempering of the splice also in the core the

duration has to be sufficient.

Zusammenfassung

Summary

56

• Chinesischer Tonkin besitzt die höchste Bruchfestigkeit

und vietnamesischer die höchste Elastizität von den 3

untersuchten Bambusarten.

• Chinese Tonkin possesses the highest breaking strength

and Vietnamese the highest flexibility of the the 3

investigated bamboo species.

Zusammenfassung

Summary

57

• Bruchfestigkeit und Elastizität nehmen im Tonkinhalm in

den äußersten 3 mm von unten nach oben geringfügig

ab.

• Breaking strength and flexibility in a Tonkin culm

decrease slightly in the outer 3 mm from bottom to top.

Zusammenfassung

Summary

58

• Weil die Emailleschicht so dünn ist, führt eine Entfernung

mittels Hobel immer zu einer Beschädigung der darunter

liegenden Fasern.

• Because the enamel layer is so thin, a removel by

planing always damages the fibres underneath.

Zusammenfassung

Summary

59

• Nicht nur die ersten 12 Fuß sind hinsichtlich

Bruchfestigkeit und Elastizität zum Rutenbau geeignet

sondern auch die folgenden, besonders auch deswegen,

weil die Internodien länger sind.

• Not only the first 12 feet are suitable with respect to

breaking strength and elasticity for rod making, but also

the following, especially because the internodes are

longer.

Zusammenfassung

Summary

Tonkin für Europa

Tonkin for Europe (for English see next pages)

Bist Du an Tonkin höchster Qualität interessiert?

Wir – Peer Doering-Arjes und Peter Steinbrecher – werden Halme aus China in Kooperation

mit David Serafin für europäische Rutenbauer im Frühjahr 2017 importieren.

2015 besuchten Peer und David die Cai Familie, die Rutenbauer seit 20 Jahren mit Tonkin

versorgt, um den Selektionsprozess zu erlernen und um Proben für wissenschaftliche

Untersuchungen zu sammeln. Zusammen mit Goran Schmidt, Zentrum Holzwirtschaft der

Universität Hamburg wurden die mechanischen Eigenschaften des Tonkin untersucht, die

eine Qualitätsbeurteilung ermöglichen, die es bisher nicht gab. 60

Tonkin für Europa

Tonkin for Europe

David (Anglers‘ Bamboo Company) und Peer (Springforelle) werden Tonkin bester Qualität für Rutenbauer importieren. Die Qualität der Halme wird dadurch gewährleistet, dass jeder Halm im Lager der Familie Cai von Anglers‘ Bamboo Company handverlesen und in Berlin von Springforelle nochmals einer Qualitätskontrolle unterzogen wird.

Die Halme werden aus China über Hamburg nach Berlin verschifft. Von dort werden sie an jeden Ort innerhalb Europas versandt. Bei Interesse wende Dich an Peer +49 174 787 05 86 oder Peter +49 171 215 20 38 oder [email protected].

Preis bis 31. Januar 2017

€ 28 pro 12’ Butt Cut, 50 mm Durchmesser, mittlere Internodienlänge 37 cm

€ 10 pro 6’ Mid Cut, 43 mm Durchmesser, mittlere Internodienlänge 50 cm

Für jeden zehnten 12‘ Butt Cut gibt es einen 6‘ Mid Cut gratis

Preis ab 1. Februar 2017:

€ 40 ab 1 Halm 12‘ Butt Cut

€ 30 ab 10 Halme 12‘ Butt Cut

€ 20 ab 1 Halm 6‘ Mid Cut

€ 15 ab 10 Halme 6‘ Mid Cut

Momentan sammeln wir Bestellungen, die im Voraus bezahlt werden müssten. Nur wenn wir genügend Bestellungen erhalten, können wir dieses Projekt starten. Deswegen offerieren wir einen Sonderpreis. Die Bestellung ist erst verbindlich, wenn Du bezahlt hast.

61

Tonkin für Europa

Tonkin for Europe

Wenn Du ein Rutenbauer in Europa bist und erstklassigen Tonkin auch in den nächsten Jahren haben willst, solltest Du überlegen jetzt zu bestellen, auch wenn Dein Keller noch voll ist. Auch kleine Bestellmengen sind willkommen. Zusätzlich zum Sonderpreis schenken wir Dir für jeden zehnten 12‘ Butt-Cut-Halm einen 6‘ Mid-Cut-Halm. Die Menge längerer Internodien ist im Mid Cut höher als im Butt Cut (siehe Folie 7) und damit ideal für den Bau von Einhandruten.

Wenn Du noch Fragen hast, beantworten wir sie Dir gerne.

Daten

Art: Tonkin (Pseudosasa amabilis)

Herkunft: Aozai, Provinz Guangdong, China

Gesamte Halmlänge: 11 - 13 m

Butt Cut 12’

• Mittlere Internodienlänge 37 cm

• Mittlerer Halmdurchmesser 50 mm

Mid Cut 6’

• Mittlere Internodienlänge 50 cm

• Mittlerer Halmdurchmesser 43 mm

62

Tonkin für Europa

Tonkin for Europe

Are you interested in Tonkin of highest quality?

We – Peer Doering-Arjes and Peter Steinbrecher – will import culms from China in co-operation with David Serafin for European rod makers in spring 2017.

2015 Peer and David visited the Cai family in Aozai, China, who supply rod makers since 20 years with Tonkin, to learn the selection process and to collect samples for scientific investigations. Together with Goran Schmidt, Zentrum Holzwirtschaft (centre of lumber industry) of the University Hamburg mechanical properties of Tonkin were investigated, which allow a formerly not possible quality assessment.

David (Anglers‘ Bamboo Company) and Peer (Springforelle) will import this Tonkin of best quality for rod makers. The quality of the culms will be ensured by Anglers‘ Bamboo Company, which is hand selecting every culm in the warehouse of the Cai family, and by Springforelle’s second quality check in Berlin.

The culms will be shipped from China via Hamburg to Berlin. From there they are delivered to any place in Europe. If you are interested please contact Peer +49 174 787 05 86 or Peter +49 171 215 20 38 or [email protected].

63

Tonkin für Europa

Tonkin for Europe

Price until 31. January 2017

€ 28 per 12’ butt but, 50 mm diameter, mean internode length 37 cm

€ 10 per 6’ mid cut, 43 mm Durchmesser, mittlere Internodienlänge 50 cm

For every tenth 12‘ butt cut one 6‘ mid cut for free

Price from 1. February 2017:

€ 40 ab 1 culm 12‘ butt cut

€ 30 ab 10 culms 12‘ butt cut

€ 20 ab 1 culm 6‘ mid cut

€ 15 ab 10 culms 6‘ mid cut

We are collecting orders right now, which would have to be pre-payed. Only if we receive sufficient orders we can start this project. Therefor we are offering a special price until 31st of January 2017. Your order is not binding until you have payed.

If you are rod maker in Europe and want to have first class cane also for the years to come, you should consider ordering now, even if your cellar is still full. Also small quantities are welcome. On top of the special price we offer for every tenth 12’ culm one 6’ mid cut culm for free. The amount of longer internodes is higher in the mid than in the butt cut (see page 7) and ideal for single-handed rods.

If you have any questions, we are happy to answer them.

64

Tonkin für Europa

Tonkin for Europe

Data

Species: Tonkin (Pseudosasa amabilis)

Origin: Aozai, province Guangdong, China

Total culm length: 11 - 13 m

Butt cut 12’

• Mean internode length 37 cm

• Mean culm diameter 50 mm

Mid cut 6’

• Mean internode length 50 cm

• Mean culm diameter 43 mm

65

66

Wie Du auf den vorherigen Seiten gesehen hast, untersuche ich Tonkin (Pseudosasa amabilis) und andere

Bambusarten hinsichtlich ihrer Eignung für Gespließte. In diesem Zusammenhang begann ich, Rutenbauer über ihre

Methode des Temperns zu befragen. Ich würde mich freuen, wenn auch Du mir Deine Antworten mailen würdest an

[email protected].

Vielen Dank für Deine Bemühungen und beste Grüße!

Peer

Vorname Nachname

Adresse

E-Mail

Telefon

1. Wann hast Du mit dem Rutenbau begonnen?

2. Wieviele Ruten hast Du bisher gefertigt?

3. Wer hat Dich angelernt?

4. Was für eine Maschiene benutzt Du fürs Tempern?

Ofen Heißluftpistole Flaming Etwas anderes

Fragebogen – Wenn Du unsere Bambusforschung unterstützen möchtest, fülle bitte ihn aus.

Questionnaire – If you want to support our bamboo research, please reply

67

5. Wie erhitzt Du Deinen Ofen?

Zirkulierende Luft Nichtzirkulierende Luft Etwas anderes, z.B. Dampf

6. Wie groß ist die innere Heizkammer (Länge x Breite x Höhe)?

7. Kontrollierst Du die Temperatur an einem, zwei oder mehr Punkten?

8. Bringst Du den Bambus in den vorgeheizten Ofen ein oder wird beides zusammen erhitzt?

9. Wie lange verbleibt der Bambus im Ofen?

10.Wendest Du eine oder mehrere Heizperioden an? Bitte jede Periode beschreiben!

11.Welche Temperatur benutzt Du für jede Periode?

12.Besonderheiten Deines Temperns oder Kommentare?

13.Benutzt Du nur Tonkin (Pseudosasa amabilis) oder auch andere Bambusarten?

14.Woher beziehst Du Deine Halme?

15.Wärst Du an meinen Forschungsergebnissen interessiert?



68

As you have seen on the pages before, I am conducting research on Tonkin (Pseudosasa amabilis) and other bamboo

species regarding their properties for split-cane rods. In this context, I started to question rod makers about their heat

treatment procedures. I would appreciate your co-operation by filling in the questionnaire below. Please return your

answers to questions to me at [email protected].

Thank you very much for your efforts and best wishes!

Peer

First Name Surname

Address

E-Mail

Phone

1. When did you start rod making?

2. How many rods did you make so far?

3. Who trained you?

4. What machine do you use for heating?

Oven Heat gun Flaming Something else



69

5. How do you heat our oven?

Circulating air Non-circulating air Something else, e.g. steam

6. How large (length x width x height) is the inner heating chamber?

7. Do you control the temperature in one, two or more points?

8. Is the bamboo placed into the pre-heated oven or is it heated together with the cold oven?

9. How long does the bamboo remain in the oven?

10.Do you apply one heating period or several? Please specify each period!

11.Which temperature do you use during each period? Please specify!

12.Specialties of your heat treatment procedure or comments?

13.Do you use only Tonkin (Pseudosasa amabilis) or also other bamboo species?

14.Where do you get your culms?

15.Would you be interested to hear about my research results?



70

Walter Liese

Tang Kim Hong

Andy Royer

Michael Hauft

Peter Steinbrecher

Frank Roscher

Family Cai

Danksagung

Acknowledgements

71

Thank you

for your

attention !

Merci !

Grazie !

Danke !

Documents

Die Entschlüsselung der mechanischen Eigenschaften des … · 2017-01-03 · Die Entschlüsselung der mechanischen Eigenschaften des Tonkin ... Einfluss auf mechanische Eigenschaften